Temeljne raziskave. Sferična aberacija pri zmanjšanju in popravljanju leč
in astigmatizem). Obstajajo sferične aberacije tretjega, petega in višjega reda.
Enciklopedični YouTube
-
1 / 5
Razdalja δs" vzdolž optične osi med izginjajočimi točkami ničelnega in skrajnega žarka imenujemo vzdolžna sferična aberacija.
Premer δ" Razpršilni krog (disk) je določen s formulo
δ ′ = 2 h 1 δ s ′ a ′ (\displaystyle (\delta ")=(\frac (2h_(1)\delta s")(a"))),
- 2h 1 - premer sistemske luknje;
- a"- razdalja od sistema do slikovne točke;
- δs"- vzdolžna aberacija.
Za predmete, ki se nahajajo v neskončnosti
A ′ = f ′ (\displaystyle (a")=(f")),
Za konstruiranje značilne krivulje vzdolžne sferične aberacije se vzdolžna sferična aberacija nariše vzdolž osi abscise. δs", in vzdolž ordinatne osi - višine žarkov na vhodni zenici h. Za izdelavo podobne krivulje za prečno aberacijo so tangente kotov odprtine v slikovnem prostoru narisane vzdolž osi abscise, polmeri razpršilnih krogov pa so narisani vzdolž ordinatne osi δg"
S kombiniranjem tako preprostih leč je mogoče sferično aberacijo znatno popraviti.
Zmanjšanje in popravek
V nekaterih primerih je mogoče majhno količino sferične aberacije tretjega reda popraviti z rahlim defokusiranjem leče. V tem primeru se slikovna ravnina premakne v ti “najboljša namestitvena letala”, ki se praviloma nahaja na sredini, med presečiščem aksialnih in skrajnih žarkov in ne sovpada z najožjo točko presečišča vseh žarkov širokega žarka (disk najmanjšega razprševanja). To neskladje je razloženo s porazdelitvijo svetlobne energije v disku z najmanjšim razprševanjem, ki tvori maksimume osvetlitve ne le v središču, ampak tudi na robu. To pomeni, da lahko rečemo, da je "disk" svetel obroč s središčno točko. Zato bo ločljivost optičnega sistema v ravnini, ki sovpada z diskom najmanjšega sipanja, nižja kljub nižji vrednosti transverzalne sferične aberacije. Primernost te metode je odvisna od velikosti sferične aberacije in narave porazdelitve osvetlitve v razpršilnem disku.
Sferično aberacijo je mogoče precej uspešno popraviti s kombinacijo pozitivnih in negativnih leč. Poleg tega, če se leče ne držijo skupaj, bo poleg ukrivljenosti površin komponent na obseg sferične aberacije vplivala tudi velikost zračne reže (čeprav površine, ki omejujejo to zračno režo imajo enako ukrivljenost). S to korekcijsko metodo se običajno popravijo kromatske aberacije.
Strogo gledano je sferično aberacijo mogoče popolnoma popraviti samo za nekaj par ozkih območij in poleg tega le za določeni dve konjugirani točki. V praksi pa je popravek lahko povsem zadovoljiv tudi pri sistemih z dvema lečama.
Običajno se sferična aberacija odpravi za eno vrednost višine h 0, ki ustreza robu zenice sistema. V tem primeru pričakujemo največjo vrednost preostale sferične aberacije na višini h e določi s preprosto formulo
h e h 0 = 0,707 (\displaystyle (\frac (h_(e))(h_(0)))=(0,707))© 2013 stran
Aberacije fotografskega objektiva so zadnja stvar, o kateri bi moral razmišljati začetni fotograf. Absolutno ne vplivajo na umetniško vrednost vaših fotografij, njihov vpliv na tehnično kvaliteto fotografij pa je zanemarljiv. Če pa ne veste, kaj bi s svojim časom, vam bo branje tega članka pomagalo razumeti pestrost optičnih aberacij in načinov reševanja le-teh, kar je za pravega fotografskega erudita seveda neprecenljivo.
Aberacije optičnega sistema (v našem primeru fotografskega objektiva) so nepopolnosti slike, ki nastanejo zaradi odstopanja svetlobnih žarkov od poti, ki bi ji morali slediti v idealnem (absolutnem) optičnem sistemu.
Svetloba iz katerega koli točkastega vira, ki gre skozi idealno lečo, bi tvorila neskončno majhno točko na ravnini matrice ali filma. V resnici se to seveda ne zgodi in poanta se spremeni v t.i. razpršeno mesto, vendar se optični inženirji, ki razvijajo leče, poskušajo čim bolj približati idealu.
Razlikujemo med monokromatskimi aberacijami, ki so enako značilne za svetlobne žarke katere koli valovne dolžine, in kromatskimi aberacijami, ki so odvisne od valovne dolžine, tj. od barve.
Komatska aberacija ali koma nastane, ko gredo svetlobni žarki skozi lečo pod kotom na optično os. Posledično slika točkovnih svetlobnih virov na robovih okvirja dobi videz asimetričnih pik v obliki kapljice (ali v hujših primerih kometa).
Komatsko odstopanje.
Koma je lahko opazna na robovih kadra pri fotografiranju s široko odprto zaslonko. Ker zaustavitev navzdol zmanjša število žarkov, ki gredo skozi rob leče, skuša odpraviti komatske aberacije.
Strukturno se koma obravnava na približno enak način kot sferične aberacije.
Astigmatizem
Astigmatizem se kaže v tem, da za nagnjen (ne vzporeden z optično osjo leče) žarek svetlobe žarki, ki ležijo v meridionalni ravnini, tj. ravnina, ki ji pripada optična os, so fokusirani drugače kot žarki, ki ležijo v sagitalni ravnini, ki je pravokotna na meridionalno ravnino. To na koncu vodi do asimetričnega raztezanja mesta zamegljenosti. Astigmatizem je opazen ob robovih slike, ne pa v sredini.
Astigmatizem je težko razumeti, zato ga bom poskušal ponazoriti s preprostim primerom. Če si predstavljamo, da je podoba slov A se nahaja na vrhu okvirja, potem bi z astigmatizmom leče izgledalo takole:
Meridionalni fokus.
Sagitalni fokus.
Ko poskušamo doseči kompromis, na koncu dobimo vsesplošno zamegljeno sliko.
Izvirna slika brez astigmatizma.
Za korekcijo astigmatske razlike med meridionalnim in sagitalnim žariščem so potrebni vsaj trije elementi (običajno dva konveksna in en konkaven).
Očiten astigmatizem pri sodobnih lečah običajno pomeni, da eden ali več elementov ni vzporednih, kar je očitna napaka.
Z ukrivljenostjo slikovnega polja razumemo pojav, značilen za številne leče, pri katerem je slika ostra ravno leča ne usmeri predmeta na ravnino, ampak na neko ukrivljeno površino. Številni širokokotni objektivi imajo na primer izrazito ukrivljenost slikovnega polja, zaradi česar se zdi, da so robovi okvirja fokusirani bližje opazovalcu kot sredina. Pri teleobjektivih je ukrivljenost slikovnega polja običajno šibko izražena, pri makro objektivih pa se skoraj popolnoma popravi - ravnina idealnega ostrenja postane resnično ravna.
Ukrivljenost polja se šteje za aberacijo, saj pri fotografiranju ravnega predmeta (preskusna miza ali opečna stena) z ostrenjem v sredini kadra njegovi robovi neizogibno niso izostreni, kar se lahko pomotoma vzame za zamegljenost. objektiv. Toda v resničnem fotografskem življenju le redko srečamo ravne predmete - svet okoli nas je tridimenzionalen - zato sem nagnjen k temu, da ukrivljenost polja, ki je lastna širokokotnim objektivom, obravnavam kot njihovo prednost in ne kot pomanjkljivost. Ukrivljenost slikovnega polja je tista, ki omogoča, da sta tako ospredje kot ozadje enako ostra hkrati. Presodite sami: središče večine širokokotnih kompozicij je v daljavi, medtem ko so predmeti v ospredju bližje kotom okvirja in tudi na dnu. Zaradi ukrivljenosti polja sta oba ostra, kar odpravlja potrebo po preveč zaprti zaslonki.
Ukrivljenost polja je omogočila, da smo pri fokusiranju na oddaljena drevesa dobili tudi ostre bloke marmorja levo spodaj.
Nekaj zamegljenosti na nebu in v oddaljenem grmovju na desni me v tem prizoru ni kaj dosti motilo.Ne smemo pa pozabiti, da je za objektive s poudarjeno ukrivljenostjo slikovnega polja neprimeren način samodejnega ostrenja, pri katerem s centralnim senzorjem za ostrenje najprej izostrimo najbližji predmet, nato pa na novo sestavimo okvir (glej "Kako uporabljati samodejno ostrenje"). Ker se bo subjekt premaknil iz središča kadra na obrobje, tvegate, da bo zaradi ukrivljenosti polja prišlo do izostritve spredaj. Za popolno ostrenje boste morali narediti ustrezne prilagoditve.
Izkrivljanje
Popačenje je aberacija, pri kateri leča noče prikazati ravnih črt kot ravnih. Geometrično to pomeni kršitev podobnosti med predmetom in njegovo sliko zaradi spremembe linearne povečave v vidnem polju leče.
Obstajata dve najpogostejši vrsti distorzije: blazinasta in sodčasta.
pri sodčasto popačenje Linearna povečava se zmanjšuje, ko se odmikate od optične osi leče, zaradi česar se ravne črte na robovih okvirja ukrivijo navzven, kar daje sliki izbočen videz.
pri blazinasta distorzija linearna povečava, nasprotno, narašča z oddaljenostjo od optične osi. Ravne črte se upognejo navznoter in slika je videti konkavna.
Poleg tega pride do zapletenega popačenja, ko se linearna povečava najprej zmanjša z oddaljenostjo od optične osi, vendar začne znova naraščati bližje kotom okvirja. V tem primeru ravne črte dobijo obliko brkov.
Popačenje je najbolj izrazito pri zoom objektivih, predvsem pri veliki povečavi, opazno pa je tudi pri objektivih s fiksno goriščnico. Širokokotni objektivi imajo ponavadi sodčkasto popačenje (ekstremen primer tega so objektivi ribje oko), medtem ko imajo teleobjektivi običajno popačenje v obliki blazinice. Običajne leče so praviloma najmanj dovzetne za popačenje, vendar se to popolnoma popravi le pri dobrih makro objektivih.
Pri objektivih z zoomom lahko pogosto opazite sodčasto popačenje pri širokem kotu in blazinasto popačenje pri telefoto, pri čemer je sredina razpona goriščne razdalje praktično brez popačenja.
Resnost popačenja se lahko razlikuje tudi glede na razdaljo ostrenja: pri mnogih objektivih je popačenje očitno, ko se izostri na bližnji subjekt, vendar postane skoraj nevidno, ko se ostre v neskončnost.
V 21. stoletju distorzija ni velik problem. Skoraj vsi pretvorniki RAW in številni grafični urejevalniki omogočajo popravljanje popačenja pri obdelavi fotografij, številni sodobni fotoaparati pa to počnejo celo sami med fotografiranjem. Programska korekcija popačenja z ustreznim profilom daje odlične rezultate in skoraj ne vpliva na ostrino slike.
Prav tako želim opozoriti, da v praksi korekcija popačenja ni potrebna zelo pogosto, saj je popačenje opazno s prostim očesom le, če so na robovih okvirja očitno ravne črte (horizont, stene zgradb, stebri). V prizorih, ki nimajo strogo linearnih elementov na obrobju, distorzija praviloma sploh ne boli oči.
Kromatske aberacije
Kromatske ali barvne aberacije so posledica disperzije svetlobe. Ni skrivnost, da je lomni količnik optičnega medija odvisen od valovne dolžine svetlobe. Kratki valovi imajo višjo stopnjo refrakcije kot dolgi valovi, tj. Modre žarke leče lomijo močneje kot rdeče žarke. Posledično slike predmeta, ki jih tvorijo žarki različnih barv, morda ne sovpadajo med seboj, kar vodi do pojava barvnih artefaktov, ki se imenujejo kromatske aberacije.
Pri črno-beli fotografiji kromatske aberacije niso tako opazne kot pri barvni fotografiji, kljub temu pa močno poslabšajo ostrino tudi črno-bele slike.
Obstajata dve glavni vrsti kromatične aberacije: kromatičnost položaja (vzdolžna kromatska aberacija) in kromatičnost povečave (razlika kromatične povečave). Vsaka od kromatskih aberacij je lahko primarna ali sekundarna. Kromatske aberacije vključujejo tudi kromatske razlike v geometrijskih aberacijah, t.j. različna resnost monokromatskih aberacij za valove različnih dolžin.
Kromatizem položaja
Pozicijski kromatizem ali vzdolžna kromatična aberacija se pojavi, ko so svetlobni žarki različnih valovnih dolžin fokusirani v različnih ravninah. Z drugimi besedami, modri žarki so fokusirani bližje zadnji glavni ravnini leče, rdeči žarki pa dlje od zelenih žarkov, tj. Za modro je fokus spredaj, za rdečo pa fokus zadaj.
Kromatizem položaja.
Na našo srečo so se že v 18. stoletju naučili popravljati kromatizem situacije. s kombinacijo zbirne in divergentne leče iz stekla z različnimi lomnimi količniki. Zaradi tega se vzdolžna kromatična aberacija kremenčeve (konvergentne) leče kompenzira z aberacijo kronske (razpršilne) leče in svetlobni žarki različnih valovnih dolžin se lahko fokusirajo v eno točko.
Popravek kromatskega položaja.
Leče, v katerih je položaj popravljen, se imenujejo akromatične. Skoraj vse sodobne leče so akromatične, zato lahko danes mirno pozabite na pozicijsko kromatizem.
Povečanje kromatizma
Kromatičnost povečave nastane zaradi dejstva, da se linearna povečava leče razlikuje za različne barve. Posledično imajo slike, ki jih tvorijo žarki različnih valovnih dolžin, nekoliko različne velikosti. Ker so slike različnih barv centrirane na optični osi leče, v središču okvirja ni kromatičnosti povečave, ampak se poveča proti njegovim robom.
Kromatizem povečave se pojavi na obrobju slike v obliki barvne obrobe okoli predmetov z ostrimi kontrastnimi robovi, kot so temne drevesne veje na svetlem nebu. Na območjih, kjer ni takšnih predmetov, barvne obrobe morda ne bodo opazne, vendar bo splošna jasnost vseeno padla.
Pri načrtovanju leče je kromatičnost povečave veliko težje popraviti kot kromatizem položaja, zato je to aberacijo mogoče opaziti v takšni ali drugačni meri pri kar nekaj lečah. To vpliva predvsem na zoom objektive z veliko povečavo, zlasti v širokokotnem položaju.
Vendar kromatizem povečave danes ni razlog za zaskrbljenost, saj ga je programsko zelo enostavno popraviti. Vsi dobri pretvorniki RAW lahko samodejno odpravijo kromatične aberacije. Poleg tega je vedno več digitalnih fotoaparatov opremljenih s funkcijo za popravljanje aberacij pri fotografiranju v formatu JPEG. To pomeni, da lahko številni objektivi, ki so v preteklosti veljali za povprečne, zdaj s pomočjo digitalnih bergel zagotavljajo povsem spodobno kakovost slike.
Primarne in sekundarne kromatske aberacije
Kromatske aberacije delimo na primarne in sekundarne.
Primarne kromatske aberacije so kromatizmi v izvirni nepopravljeni obliki, ki jih povzročajo različne stopnje loma žarkov različnih barv. Artefakti primarnih aberacij so pobarvani v ekstremnih barvah spektra - modro-vijolični in rdeči.
Pri korekciji kromatskih aberacij se odpravi kromatska razlika na robovih spektra, t.j. modri in rdeči žarki se začnejo fokusirati v eni točki, ki pa žal morda ne sovpada z fokusno točko zelenih žarkov. V tem primeru nastane sekundarni spekter, saj kromatska razlika za sredino primarnega spektra (zeleni žarki) in za njegove zbližane robove (modri in rdeči žarki) ostane nerešena. To so sekundarne aberacije, katerih artefakti so obarvani zeleno in vijolično.
Ko govorijo o kromatskih aberacijah sodobnih akromatskih leč, v veliki večini primerov mislijo na sekundarni kromatizem povečave in samo nanj. Apokromati, tj. Objektive, pri katerih so primarne in sekundarne kromatske aberacije popolnoma odpravljene, je izjemno težko izdelati in verjetno ne bodo nikoli razširjene.
Sferokromatizem je edini omembe vreden primer kromatske razlike v geometrijskih aberacijah in se kaže kot subtilno barvanje območij zunaj fokusa v ekstremne barve sekundarnega spektra.
Sferokromatizem se pojavi, ker se sferična aberacija, o kateri smo razpravljali zgoraj, redko enako popravi za žarke različnih barv. Posledično imajo lahko neizostrene točke v ospredju rahel vijoličen rob, tiste v ozadju pa zelen rob. Sferokromatizem je najbolj značilen za hitre dolgogoriščne objektive pri fotografiranju s široko odprto zaslonko.
Kaj bi vas moralo skrbeti?
Ni potrebe za skrb. Za vse, kar je treba skrbeti, so verjetno že poskrbeli oblikovalci vašega objektiva.
Idealnih leč ni, saj popravljanje nekaterih aberacij vodi v okrepitev drugih, oblikovalec leče pa praviloma poskuša najti razumen kompromis med njenimi lastnostmi. Sodobni zoomi vsebujejo že dvajset elementov in jih ni treba pretirano komplicirati.
Vse kriminalne aberacije so razvijalci zelo uspešno popravili, s tistimi, ki ostanejo, pa se je enostavno sprijazniti. Če ima vaš objektiv kakšne slabosti (in večina objektivov jih ima), se jih pri svojem delu naučite zaobiti. Sferična aberacija, koma, astigmatizem in njihove kromatske razlike se zmanjšajo, ko je objektiv ustavljen (glejte »Izbira optimalne zaslonke«). Pri obdelavi fotografij sta odpravljena popačenje in kromatska povečava. Ukrivljenost slikovnega polja zahteva dodatno pozornost pri ostrenju, a tudi ni usodna.
Z drugimi besedami, namesto da opremo krivi za nepopolnost, naj se amaterski fotograf raje začne izpopolnjevati tako, da temeljito preuči svoja orodja in jih uporablja glede na njihove prednosti in slabosti.
Hvala za pozornost!
Vasilij A.
Post scriptum
Če se vam zdi članek koristen in informativen, lahko projekt podprete tako, da prispevate k njegovemu razvoju. Če vam članek ni bil všeč, vendar razmišljate, kako bi ga izboljšali, bomo vašo kritiko sprejeli z nič manj hvaležnostjo.
Ne pozabite, da je ta članek avtorsko zaščiten. Ponatis in citiranje sta dovoljena ob veljavni povezavi do vira, uporabljeno besedilo pa ne sme biti popačeno ali kakor koli spremenjeno.
Običajno se šteje za snop žarkov, ki izhaja iz točke na predmetu, ki se nahaja na optični osi. Sferična aberacija pa se pojavi tudi pri drugih snopih žarkov, ki izhajajo iz točk predmeta, ki so oddaljene od optične osi, vendar se v takih primerih obravnava kot sestavni del aberacij celotnega nagnjenega snopa žarkov. Še več, čeprav se ta aberacija imenuje sferične, ni značilen le za sferične površine.
Zaradi sferične aberacije ima cilindrični snop žarkov po lomu z lečo (v slikovnem prostoru) obliko ne stožca, temveč neke lijakaste figure, katere zunanja površina v bližini ozkega grla imenujemo jedka površina. V tem primeru ima slika točke obliko diska z neenakomerno porazdelitvijo osvetlitve, oblika kavstične krivulje pa omogoča presojo narave porazdelitve osvetlitve. Na splošno je razpršena slika, v prisotnosti sferične aberacije, sistem koncentričnih krogov s polmeri, sorazmernimi s tretjo potenco koordinat na vhodni (ali izstopni) zenici.
Izračunane vrednosti
Razdalja δs" vzdolž optične osi med izginjajočimi točkami ničelnega in skrajnega žarka imenujemo vzdolžna sferična aberacija.
Premer δ" Razpršilni krog (disk) je določen s formulo
- 2h 1 - premer sistemske luknje;
- a"- razdalja od sistema do slikovne točke;
- δs"- vzdolžna aberacija.
Za predmete, ki se nahajajo v neskončnosti
S kombiniranjem tako preprostih leč je mogoče sferično aberacijo znatno popraviti.
Zmanjšanje in popravek
V nekaterih primerih je mogoče majhno količino sferične aberacije tretjega reda popraviti z rahlim defokusiranjem leče. V tem primeru se slikovna ravnina premakne v ti “najboljša namestitvena letala”, ki se praviloma nahaja na sredini, med presečiščem aksialnih in skrajnih žarkov in ne sovpada z najožjo točko presečišča vseh žarkov širokega žarka (disk najmanjšega razprševanja). To neskladje je razloženo s porazdelitvijo svetlobne energije v disku z najmanjšim razprševanjem, ki tvori maksimume osvetlitve ne le v središču, ampak tudi na robu. To pomeni, da lahko rečemo, da je "disk" svetel obroč s središčno točko. Zato bo ločljivost optičnega sistema v ravnini, ki sovpada z diskom najmanjšega sipanja, nižja kljub nižji vrednosti transverzalne sferične aberacije. Primernost te metode je odvisna od velikosti sferične aberacije in narave porazdelitve osvetlitve v razpršilnem disku.
Strogo gledano je sferično aberacijo mogoče popolnoma popraviti samo za nekaj par ozkih območij in poleg tega le za določeni dve konjugirani točki. V praksi pa je popravek lahko povsem zadovoljiv tudi pri sistemih z dvema lečama.
Običajno se sferična aberacija odpravi za eno vrednost višine h 0, ki ustreza robu zenice sistema. V tem primeru pričakujemo največjo vrednost preostale sferične aberacije na višini h e določi s preprosto formulo
Preostala sferična aberacija vodi do dejstva, da slika točke nikoli ne postane točka. Ostal bo disk, čeprav veliko manjše velikosti kot v primeru nepopravljene sferične aberacije.
Za zmanjšanje preostale sferične aberacije se pogosto uporablja izračunana "prekomerna korekcija" na robu zenice sistema, ki daje sferični aberaciji robnega območja pozitivno vrednost ( δs"> 0). Hkrati žarki prečkajo zenico na višini h e, sekajo še bližje žarišču in robni žarki, čeprav se zbližajo za žariščem, ne presegajo meja razpršilnega diska. Tako se velikost razpršilne plošče zmanjša, njena svetlost pa se poveča. To pomeni, da se izboljšajo podrobnosti in kontrast slike. Vendar pa imajo leče s "prekomerno popravljeno" sferično aberacijo zaradi posebnosti porazdelitve osvetlitve v razpršilnem disku pogosto "dvojno" zamegljenost zunaj območja ostrenja.
V nekaterih primerih je dovoljen pomemben "ponovni popravek". Na primer, zgodnji »Planarji« iz Carl Zeiss Jena so imeli pozitivno vrednost sferične aberacije ( δs"> 0), tako za robno kot za srednjo cono zenice. Ta rešitev nekoliko zmanjša kontrast pri polni zaslonki, vendar opazno poveča ločljivost pri majhni zaslonki.
Opombe
Literatura
- Begunov B. N. Geometrična optika, Založba Moskovske državne univerze, 1966.
- Volosov D.S., Fotografska optika. M., "Iskustvo", 1971.
- Zakaznov N.P. et al., Teorija optičnih sistemov, M., “Machine Building”, 1992.
- Landsberg G. S. Optika. M., FIZMATLIT, 2003.
- Churilovsky V. N. Teorija optičnih instrumentov, Leningrad, "Strojna gradnja", 1966.
- Smith, Warren J. Moderni optični inženiring, McGraw-Hill, 2000.
Fundacija Wikimedia.
2010.
Fizična enciklopedija Ena od vrst aberacij optičnih sistemov (glej Aberacije optičnih sistemov); se kaže v neusklajenosti žarišč svetlobnih žarkov, ki prehajajo skozi osno simetrični optični sistem (leča (glej leča), leča) na različnih razdaljah od ...
Velika sovjetska enciklopedija Popačenje slike v optičnih sistemih zaradi dejstva, da svetlobni žarki iz točkovnega vira, ki se nahaja na optični osi, niso zbrani v eni točki z žarki, ki prehajajo skozi dele sistema, ki so oddaljeni od osi. * * * SFERIČNO… …
Enciklopedični slovar sferična aberacija
- sferinė aberacija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. sferična aberacija vok. sphärische Aberacija, f rus. sferična aberacija, f pranc. aberacija de spéricité, f; aberration phérique, f … Fizikos terminų žodynas SFERIČNA ABERACIJA - Glej aberacijo, sferično ...
Enciklopedični slovar Razlagalni slovar psihologije - nastane zaradi neusklajenosti žarišč svetlobnih žarkov, ki prehajajo na različnih razdaljah od optične osi sistema, kar vodi do slike točke v obliki kroga različne osvetlitve. Glej tudi: Aberacija, kromatska aberacija ...
Ena od aberacij optičnih sistemov, ki nastane zaradi neusklajenosti žarišč svetlobnih žarkov, ki prehajajo skozi osno simetrično optično lečo. sistem (leča, objektiv) na različnih oddaljenostih od optične osi tega sistema. Kaže se v tem, da slika... ... Veliki enciklopedični politehnični slovar
Optično popačenje slike sistemov, zaradi dejstva, da svetlobni žarki iz točkovnega vira, ki se nahaja na optičnem osi se ne zbirajo na eni točki z žarki, ki gredo skozi dele sistema, ki so oddaljeni od osi ... Naravoslovje. Enciklopedični slovar
Aberacija je večpomenski izraz, ki se uporablja na različnih področjih znanja: astronomiji, optiki, biologiji, fotografiji, medicini in drugih. Kaj so aberacije in kakšne vrste aberacij obstajajo, bomo obravnavali v tem članku.
Pomen izraza
Beseda "aberacija" prihaja iz latinskega jezika in dobesedno prevedena kot "odklon, izkrivljanje, odstranitev". Aberacija je torej pojav odstopanja od določene vrednosti.
Na katerih znanstvenih področjih je mogoče opazovati pojav aberacije?
Aberacija v astronomiji
V astronomiji se uporablja koncept svetlobne aberacije. Razume se kot vizualni premik nebesnega telesa ali predmeta. Nastane zaradi hitrosti širjenja svetlobe glede na opazovani predmet in opazovalca. Z drugimi besedami, premikajoči se opazovalec vidi predmet na drugem mestu, kot bi ga opazoval, če bi miroval. To je posledica dejstva, da je naš planet v stalnem gibanju, zato je stanje mirovanja opazovalca fizično nemogoče.
Ker je pojav aberacije posledica gibanja Zemlje, obstajata dve vrsti:
- dnevna aberacija: odstopanje nastane zaradi dnevnega vrtenja Zemlje okoli svoje osi;
- letna aberacija: povzroča revolucija planeta okoli Sonca.
Ta pojav so odkrili leta 1727 in od takrat so številni znanstveniki posvetili pozornost aberaciji svetlobe: Thomas Young, Airy, Einstein in drugi.
Aberacija optičnega sistema
Optični sistem je skupek optičnih elementov, ki pretvarjajo svetlobne žarke. Najpomembnejši sistem te vrste za človeka je oko. Takšni sistemi se uporabljajo tudi za oblikovanje optičnih instrumentov - kamer, teleskopov, mikroskopov, projektorjev itd.
Optične aberacije so različna popačenja slike v optičnih sistemih, ki vplivajo na končni rezultat.
Ko se predmet odmakne od tako imenovane optične osi, pride do sipanja žarkov, končna slika je nejasna, neizostrena, zamegljena ali drugačne barve od prvotne. To je aberacija. Pri določanju stopnje aberacije se lahko za izračun uporabijo posebne formule.
Aberacijo leče delimo na več vrst.
Monokromatske aberacije
V popolnem optičnem sistemu je žarek iz vsake točke na objektu koncentriran tudi na eno točko na izhodu. V praksi je tega rezultata nemogoče doseči: žarek, ki doseže površino, je koncentriran na različnih točkah. Prav ta pojav aberacije povzroči, da končna slika postane zamegljena. Ta popačenja so prisotna v vsakem pravem optičnem sistemu in se jih je nemogoče znebiti.
Kromatska aberacija
Ta vrsta aberacije nastane zaradi pojava disperzije – sipanja svetlobe. Različne barve spektra imajo različne hitrosti širjenja in stopnje loma. Tako se izkaže, da je goriščna razdalja za vsako barvo drugačna. To vodi do pojava barvnih obrisov ali različno obarvanih območij na sliki.
Pojav kromatske aberacije je mogoče zmanjšati z uporabo posebnih akromatskih leč v optičnih instrumentih.
Sferična aberacija
Idealni svetlobni snop, pri katerem gredo vsi žarki samo skozi eno točko, se imenuje homocentričen.
S pojavom sferične aberacije svetlobni žarki, ki prehajajo na različnih razdaljah od optične osi, prenehajo biti homocentrični. Ta pojav se pojavi tudi, ko je izhodiščna točka neposredno na optični osi. Kljub temu, da žarki potujejo simetrično, so oddaljeni žarki podvrženi močnejšemu lomu, končna točka pa je neenakomerno osvetljena.
Pojav sferične aberacije lahko zmanjšamo z uporabo leče s povečanim površinskim radijem.
Izkrivljanje
Pojav distorzije (ukrivljenosti) se kaže v neskladju med obliko originalnega predmeta in njegovo podobo. Posledično se na sliki pojavijo popačene konture predmeta. lahko dve vrsti: konkavnost kontur ali njihova konveksnost. Pri pojavu kombiniranega popačenja ima lahko slika zapleten vzorec popačenja. To vrsto aberacije povzroča razdalja med optično osjo in virom.
Pojav distorzije lahko popravimo s posebnim izborom leč v optičnem sistemu. Za popravljanje fotografij lahko uporabite grafične urejevalnike.
koma
Če svetlobni žarek prehaja pod kotom glede na optično os, opazimo pojav kome. Slika točke ima v tem primeru videz razpršene točke, ki spominja na komet, kar pojasnjuje ime te vrste aberacije. Pri fotografiranju se pogosto pojavi koma pri fotografiranju z odprto zaslonko.
Ta pojav je mogoče popraviti, tako kot v primeru sferičnih aberacij ali popačenja, z izbiro leč, pa tudi z zaslonko - zmanjšanjem preseka svetlobnega snopa z diafragmami.
Astigmatizem
Pri tej vrsti aberacije lahko točka, ki ni na optični osi, na sliki prevzame videz ovala ali črte. Ta aberacija je posledica različnih ukrivljenosti optične površine.
Ta pojav se popravi z izbiro posebne ukrivljenosti površine in debeline leče.
To so glavne aberacije, značilne za optične sisteme.
Kromosomske aberacije
Ta vrsta aberacije se kaže z mutacijami in preureditvami v strukturi kromosomov.
Kromosom je struktura v celičnem jedru, odgovorna za prenos dednih informacij.
Kromosomske aberacije se običajno pojavijo med delitvijo celic. So intrakromosomske in interkromosomske.
Vrste aberacij:
Vzroki kromosomskih aberacij so naslednji:
- izpostavljenost patogenim mikroorganizmom - bakterijam in virusom, ki prodrejo v strukturo DNK;
- fizikalni dejavniki: sevanje, ultravijolično sevanje, ekstremne temperature, tlak, elektromagnetno sevanje itd.;
- kemične spojine umetnega izvora: topila, pesticidi, soli težkih kovin, dušikov oksid itd.
Kromosomske aberacije vodijo do resnih zdravstvenih posledic. Bolezni, ki jih povzročajo, običajno nosijo imena specialistov, ki so jih opisali: Downov sindrom, Shershevsky-Turnerjev sindrom, Edwardsov sindrom, Klinefelterjev sindrom, Wolf-Hirschhornov sindrom in druge.
Najpogosteje bolezni, ki jih povzroča ta vrsta aberacije, vplivajo na duševno aktivnost, strukturo skeleta, kardiovaskularni, prebavni in živčni sistem ter reproduktivno funkcijo telesa.
Verjetnosti pojava teh bolezni ni vedno mogoče predvideti. Vendar pa je že na stopnji perinatalnega razvoja otroka s pomočjo posebnih študij mogoče videti obstoječe patologije.
Aberacije v entomologiji
Entomologija je veja zoologije, ki proučuje žuželke.
Ta vrsta aberacije se pojavi spontano. Običajno se izraža v rahli spremembi strukture telesa ali barve žuželk. Najpogosteje se aberacija opazi pri Lepidoptera in Coleoptera.
Vzroki za njegov nastanek so vpliv kromosomskih ali fizičnih dejavnikov na žuželke v fazi pred imagom (odraslo osebo).
Tako je aberacija pojav odstopanja, popačenja. Ta izraz se pojavlja na številnih znanstvenih področjih. Najpogosteje se uporablja v zvezi z optičnimi sistemi, medicino, astronomijo in zoologijo.
